正文不含封面和评语毕业论文

摘 要本论文是研究机械加工中常用的 T4240B 镗床传统电气控制系统的改造问题，旨在解决传统继电器接触器电气控制系统存在的线路复杂、可靠性稳定性差、故障诊断和排除困难等难题。由于 PLC 电气控制系统与继电器接触器电气控制系统相比，具有结构简单，编程方便，调试周期短，可靠性高，抗干扰能力强，故障率低，对工作环境要求低等一系列优点。因此，本论文对T4240B 镗床电气控制系统的改造，将把 PLC 控制技术应用到改造方案中去，从而大大提高镗床的工作性能。论文分析了 T4240B 镗床的控制原理，制定了可编程控制器改造 T4240B 镗床电气控制系统的设计方案，完成了电气控制系统硬件和软件的设计，其中包括 PLC 机型的选择、I/O 端口的分配、I/O 硬件接线图的绘制、PLC 梯形图程序的设计。对 PLC 控制镗床的工作过程做了详细阐述，论述了采用 PLC 取代传统继电器接触器电气控制系统从而提高机床工作性能的方法，给出了相应的控制原理图。关键词：可编程控制器；梯形图；电气控制系统IAbstractThis thesis is to study mechanical processing in commonly used T4240B boring traditional electrical control system, aiming at solving the problem of traditional relay contactor electric control system of the existing line complex, poor stability and reliability, fault diagnosis and exclude the difficulty. As a result of the PLC control system and electrical relay, contactor electrical control system is compared with simple structure, easy programming, debugging, short cycle, high reliability, strong anti-interference ability, low failure rate, the work environment low requirement of a series of advantages. Therefore, the transformation of T4240B electrical control system for boring machine, will PLC control technology is applied to the transformation of the program, so as to greatly improve the working performance of the machine. The paper analyzed the control principle of T4240B boring machine of the, making the programming controller reforming T4240B boring machine electrical control system design, completed the design of electrical control system of hardware and software, including the distribution of the PLC type choice, the I / O port, I / O wiring diagram of the hardware drawing, PLC ladder diagram program design. PLC control of the working process of boring machine made in detail, discusses the use of PLC to replace traditional relay - contactor electrical control system so as to enhance the performance of the machine, gives the corresponding control principle diagram.Keywords：Programmable controller；Ladder diagram；Eectrical control systemII目 录摘 要 .IAbstract .II第 1 章 绪 论 .11.1 接触器的基本介绍 .21.2 接触器的常见故障和处理方法 .21.3 设计的主要内容 .31.4 设计的目的和意义 .3第 2 章 PLC 基本知识介绍 .42.1 PLC 的含义及特点 .42.2 PLC 的构成及各部分的作用 .52.3 PLC 控制系统的优点 .72.4 PLC 的工作原理 .82.5 PLC 的注意事项 .102.6 PLC 的应用领域及国内外发展趋势 .122.7 系统故障分析及处理 .14第 3 章 T4240B 立式双柱镗床电气控制解析 .173.1 T4240B 的工艺特点与控制要求 .173.1.1 工艺特点 .173.1.2 电力拖动及控制要求分析 .183.2 T4240B 电路控制分析说明 .193.2.1 电气控制线路的特点 .213.2.2 电路分析说明 .21第 4 章 控制系统总体设计 .244.1 PLC 控制系统设计的基本原则及步骤 .244.1.1 控制系统设计的基本原则 .244.1.2 PLC 控制系统设计的步骤 .244.2 PLC 程序设计方法 .254.2.1 PLC 编程的基本原则 .254.2.2 经验设计法 .264.2.3 顺序设计法 .26III4.2.4 基本指令系统和编程方法 .274.3 PLC 机型的选择 .27第 5 章 T4240B 立式双柱镗床的电气控制 PLC 改造 .295.1 T4240B 改造说明与电路设计 .295.2 结合 T4240B 程序设计与说明 .32第 6 章 结论 .36致谢 .37参考文献 .38附录 .39附录一 T4240B 电气原理图 .39附录二 T4240B PLC 控制系统梯形图 .40附录三 T4240B L 系统控制电路图 .41沈阳工业大学本科生毕业设计0第 1 章 绪 论随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，单片机技术也已经进入一个崭新的时代，不仅其应用越来越广泛，而且它是实现工业自动化的重要手段之一 1。经济、技术飞速发展同时也带动着制造业的迅速发展，这就意味着制造工具和控制系统的革新。令来代替即可，体现了 PLC 自动控制技术无与伦比的优越性和控制的可靠性 2。本设计主要通过对 T4240B 立式双柱坐标镗床的电气控制部分进行了以 PLC 为核心的控制系统改造。通过改造后的 T4240B 立式双柱坐标镗床 ，不仅提高了生产效率、降低工人劳动强度同时还大大降低了相应的维护技术难度，使它的控制系统得到了简化，工作效率、安全性和稳定性都大大的提高。根据 PLC 的特点以及它在控制系统中的优势地位，提出利用 PLC 对 T4240B 立式双柱坐标镗床的电气控制部分进行改造和分析，最后利用 PLC 实现车床控制电路的改造，使T4240B 立式双柱坐标镗床控制线路大大简化，克服了继电器接触器控制系统触点多、线路复杂、故障多、操作人员维修困难等缺点，提高了设备操作的可靠性和安全性。同时本文也介绍了 PLC 在控制过程中的优劣势及应该注意的问题。所以在设计过程中，针对车床的控制要求进行分析，完成了 PLC 的选型、分配点、I/O 接口图的绘制、梯形图的编译以及程序的编写。通过利用 PLC 的部分改造，降低了对工人的强度，提高了安全性，最终使其实现自动化。但是鉴于 PLC 的成本较高，而且要求工人有一定的技术水平，这就为目前 PLC 的广泛应用设置了一定的障碍。但由于 PLC 的使用使机床功能完善，使用方便，维护简单，降低了设备运行的故障率，提高了设备运行的使用率，可实现生产过程的高效、节能和低成本。因此，PLC 在工业领域的应用也越来越广泛，逐渐代替了继电器在电气控制方面的使用，也就使 PLC 拥有更广泛市场前景，同时也就意味着工业的自动化的逐渐到来。沈阳工业大学本科生毕业设计11.1 接触器的基本介绍在电工学上，因为可快速切断交流与直流主回路和可频繁地接通与大电流控制（某些型别可达 800 安培）电路的装置，所以经常运用于电动机做为控制对象也可用作控制工厂设备电热器工作母机和各样电力机组等电力负载，接触器不仅能接通和切断电路，而且还具有低电压释放保护作用。接触器控制容量大，适用于频繁操作和远距离控制。是自动控制系统中的重要元件之一。接触器的工作原理是：当接触器线圈通电后，线圈电流会产生磁场，产生的磁场使静铁心产生电磁吸力吸引动铁心，并带动交流接触器点动作，常闭触点断开，常开触点闭合，两者是联动的。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触点复原，常开触点断开，常闭触点闭合。直流接触器的工作原理跟温度开关的原理有点相似。图 11 接触器1.2 接触器的常见故障和处理方法触头接触不牢靠会使动静触头间接触电阻增大，导致接触面温度过高，使面接触变成点接触，甚至出现不导通现象。造成此故障的原因有：(1)触头上有油污、花毛、异物；(2)长期使用，触头表面氧化；(3)电弧烧蚀造成缺陷、毛刺或形成金属屑颗粒等；沈阳工业大学本科生毕业设计2(4)运动部分有卡阻现象。处理方法有：对于触头上的油污、花毛或异物，可以用棉布蘸酒精或汽油擦洗即可。如果是银或银基合金触头，其接触表面生成氧化层或在电弧作用下形成轻微烧伤及发黑时，一般不影响工作，可用酒精和汽油或四氯化碳溶液擦洗。即使触头表面被烧得凸凹不平，也只能用细锉清除四周溅珠或毛刺，切勿锉修过多，以免影响触头寿命。对于铜质触头，若烧伤程度较轻，只需用细锉把凸凹不平处修理平整即可，但不允许用细砂布打磨，以免石英砂粒留在触头间，而不能保持良好的接触；若烧伤严重，接触面低落，则必须更换新触头。运动部分有卡阻现象，可拆开检修。1.3 设计的主要内容随着可编程控制器(PLC)控制系统应用越来越广泛，本文通过对可编程控制器(PLC)的工作原理以及特点的介绍，并以此为基础对 T4240B 立式双柱坐标镗床的电气控制部分进行改造，从而逐步代替接触器控制，逐步实现自动化 4。本文对车床改造的过程运用到了 PLC 的许多知识，其中包括对机型的选择、I/O 地址分配、梯形图绘制等相关知识。在设计的过程中让我们熟练掌握电气控制电路的基本环节，具备阅读和分析电气控制电路的能力；通过设计让我们熟悉 PLC 的基本工作原理以及 PLC 的程序设计方法。 1.4 设计的目的和意义根据 PLC 的特点以及它在控制系统中的优势地位，提出利用 PLC 对T4240B 立式双柱坐标镗床的电气控制部分进行改造和分析，最后利用 PLC 实现车床控制电路的改造，使 T4240B 立式双柱坐标镗床 控制线路大大简化，克服了继电器接触器控制系统触点多、线路复杂、故障多、操作人员维修困难等缺点，提高了设备操作的可靠性和安全性。同时本文也介绍了 PLC 在控制过程中的优劣势及应该注意的问题沈阳工业大学本科生毕业设计3第 2 章 PLC 基本知识介绍2.1 PLC 的含义及特点PLC 即可编程控制器（Programmable logic Controller） ，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。PLC 主要是指数字运算操作电子系统的可编程逻辑控制器，用于控制机械的生产过程。也是公共有限公司、电源线车等的名称缩写。在 1987 年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC 标准草案中对 PLC 做了如下定义：“可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机 (Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC 5。PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC 及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。PLC 特点如下：(1)可靠性高，抗干扰能力强。高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的 F 系列 PLC 平均无故障时间高达 30 万小时。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均无故障工作时间则更长 6。从 PLC 的机外电路来说，使用 PLC 构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低,同时也大大提高了安全性和稳定性。此外，PLC 带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除 PLC 以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。(2)配套齐全，功能完善，适用性强。PLC 发展到今天，已经形成了大、中、沈阳工业大学本科生毕业设计4小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代 PLC 大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来 PLC 的功能单元大量涌现，使 PLC 渗透到了位置控制、温度控制、CNC 等各种工业控制中。加上 PLC 通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用 PLC 组成各种控制系统变得非常容易。(3)易学易用，深受工程技术人员欢迎。PLC 作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用 PLC 的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。(4)系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造。PLC 用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。(5)体积小，重量轻，能耗低。以超小型 PLC 为例，新近出产的品种底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗仅数瓦。由于体积小容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。2.2 PLC 的构成及各部分的作用从结构上分，PLC 分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式 PLC 包括CPU 板、 I/O 板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式 PLC 包括 CPU 模块、I/O 模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。PLC 的各部分作用如下：(1)CPU 运算和控制中心起“心脏”作用。纵：当从编程器输入的程序存入到用户程序存储器中，然后 CPU 根据系统所赋予的功能（系统程序存储器的解释编译程序） ，把用户程序翻译成 PLC 内部所认可的用户编译程序。横：输入状态和输入信息从输入接口输进，CPU 将之存入工作数据存储器中或输入映象寄存器。然后由 CPU把数据和程序有机地结合在一起。把结果存入输出映象寄存器或工作数据存储器中，然后输出到输出接口、控制外部驱动器。组成：CPU 由控制器、运算器和寄存器组成。这些电路集成在一个芯片上。沈阳工业大学本科生毕业设计5CPU 通